鹽泥注井在安道麥鹽礦的應(yīng)用

王飛（安道麥股份有限公司，湖北 荊州434200）

0 引言

1990年，安道麥股份有限公司鹽礦建立，為氯堿廠（原名電化廠）提供生產(chǎn)原料。鹽礦是以成對(duì)鹽井注采方式（水平井注水，直井出鹵），通過(guò)水溶法采鹵，鹵水經(jīng)過(guò)一系列的精制工序，最終來(lái)供給氯堿廠離子膜電解制取燒堿和氯氣等產(chǎn)品。因安道麥鹽礦所處位置為古近系沙三組地層早期鹽湖相獨(dú)特的沉積而成，使得區(qū)域下含有較厚的膏泥巖層，其鹽資源儲(chǔ)量可觀。

現(xiàn)鹽井采出鹵水中含有一定濃度鈣鎂離子（Ca2+含量為300～500mg/l，Mg2+含量30～40mg/l），這些鈣鎂離子會(huì)在電解離子膜上形成沉淀，使得電阻增大，槽電壓上升，電解效率降低，電耗上升。其危害不僅是成本增加，而且會(huì)直接影響到設(shè)備的使用壽命。因此，上游鹽水精制工序則是通過(guò)加入兩堿（NaOH和Na2CO3），分別在前反應(yīng)與后反應(yīng)容器中反應(yīng)生產(chǎn)碳酸鈣與氫氧化鎂的沉淀，最終經(jīng)過(guò)凱膜過(guò)濾機(jī)過(guò)濾掉鹽泥，為電解提供優(yōu)質(zhì)的鹽水。

1 現(xiàn)狀

目前，鹽水精制工序產(chǎn)生的鹽泥仍含有較大成分高濃度的鹽水，因此經(jīng)過(guò)兩級(jí)回收。一級(jí)為澄清罐澄清，所有鹽泥現(xiàn)進(jìn)入澄清罐，清液溢流進(jìn)入鹵水罐再次利用；另一級(jí)則是澄清罐沉淀的高濃度泥漿再經(jīng)過(guò)壓濾機(jī)壓濾，壓濾后的鹽水也是返回鹵水罐再次利用，而鹽泥則固結(jié)成干泥餅[1]后送電廠進(jìn)行焚燒脫硫。但是因泥餅中仍含氯化鈉，使得電廠焚燒時(shí)對(duì)鍋爐受熱面存在腐蝕[2]，需要經(jīng)常進(jìn)行維修。并且，因?yàn)殄仩t維修頻繁，鹽泥無(wú)法有效轉(zhuǎn)出消化掉，造成鹽泥積壓，部分鹽泥重回系統(tǒng)或者鹵水未徹底凈化，導(dǎo)致生產(chǎn)消耗高且存在質(zhì)量不合格風(fēng)險(xiǎn)。為此，經(jīng)過(guò)對(duì)相同行業(yè)或石油企業(yè)的處理方式學(xué)習(xí)研究，公司準(zhǔn)備開(kāi)展對(duì)鹽泥進(jìn)行注井改造的環(huán)保項(xiàng)目。

2 鹽泥注井改造

2.1 改造方案

首先對(duì)設(shè)備裝置進(jìn)行改造?，F(xiàn)場(chǎng)有一臺(tái)柱塞泵，為三缸活塞泵，需進(jìn)行維修后使用。同時(shí)計(jì)劃增加一臺(tái)進(jìn)行備用。然后選用一臺(tái)循環(huán)水泵，將泥漿池內(nèi)泥漿從底部抽出送到泥漿池上方進(jìn)入，既可以防止泥漿池內(nèi)鹽泥固結(jié)無(wú)法抽出，也防止注泥泵進(jìn)口因泥漿固結(jié)堵塞。另外，在注泥泵進(jìn)口增加清水補(bǔ)水管道，便于注泥時(shí)調(diào)節(jié)泥漿固液比（目前固液比10%左右）。

其次，對(duì)注泥管道進(jìn)行改造。目前現(xiàn)有4對(duì)生產(chǎn)井，包括沙鹽9-10 井、沙鹽13-14 井、沙鹽15-16 井、沙鹽17-18 井。其中沙鹽9-10井于2013年1月投入生產(chǎn)，距今已工作7年多。沙鹽13-14 井于2014 年12 月投入生產(chǎn)，距今已工作5 年多。沙鹽11-12井于2017年停產(chǎn)[1]。沙鹽9-10井與沙鹽13-14井相對(duì)使用年限長(zhǎng)，地下溶腔大，可以有充足的空間讓鹽泥緩沖沉淀，因此擬定利用現(xiàn)有沙鹽11-12井注水管道作為注泥管道，先對(duì)沙鹽9-10 井進(jìn)行注泥，待效果穩(wěn)定后再增加對(duì)沙鹽13-14 井注泥。

最后，完善設(shè)備等基礎(chǔ)設(shè)施后，根據(jù)工藝部和設(shè)備部共同現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià)驗(yàn)收后，進(jìn)行初步試車。因柱塞泵的啟動(dòng)方式較復(fù)雜，因此要求所有操作安全可靠，并且所有內(nèi)容進(jìn)入三規(guī)文件管理。

2.2 注意事項(xiàng)

（1）注泥配水說(shuō)明。因?qū)}泥進(jìn)行沉淀速度實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，其沉淀速度較快，為防止注泥時(shí)泥漿在管道內(nèi)沉淀堵塞管道，在注泥時(shí)增加清水補(bǔ)水，控制泥漿固液比。根據(jù)實(shí)際操作顯示，目前注泥時(shí)基本控制清水10～15m3/h的流量。

（2）泥漿注井說(shuō)明。鹽泥通過(guò)配水混合后經(jīng)注泥泵注入水平井，到達(dá)地下溶腔內(nèi)，隨后依靠自身重力沉淀下來(lái)，而溶解的鹽水則經(jīng)過(guò)直井返回至地表，沿著回鹵管道進(jìn)入鹵水收集罐。通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間觀察沙鹽9-10井注泥后回鹵取樣點(diǎn)水質(zhì)情況，發(fā)現(xiàn)鹵水清澈未見(jiàn)渾濁。同時(shí)加強(qiáng)對(duì)回鹵鹽水進(jìn)行鈣鎂含量分析，均未見(jiàn)有所升高。

（3）操作說(shuō)明。注泥完成后必須注意使用清水洗管30 分鐘，對(duì)管道內(nèi)壁泥漿進(jìn)行沖洗，保證管道的通暢性。因此注泥泵不僅可以注泥時(shí)使用，同時(shí)也可以參與正常采鹵，與采鹵泵起到相同的作用。

（4）安全裝置。值得注意的是，注泥泵為活塞泵，且注井時(shí)壓力可達(dá)到11MPa 甚至更高，操作使用存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。因此需將傳動(dòng)部位進(jìn)行隔離，對(duì)操作空間進(jìn)行一定預(yù)留。而且活塞泵最大的禁忌就是憋壓，將對(duì)設(shè)備本體造成不可逆損傷，因此在原回流管道上增加氣動(dòng)切斷閥與泵壓力自控，超壓將自動(dòng)開(kāi)啟回流泄壓。同時(shí)還增加泵壓與泵自身斷電自控，與上一自控形成自控組，起到雙重保險(xiǎn)。

2.3 改造效果

（1）鹽泥注井返鹵情況。目前先對(duì)沙鹽9-10井進(jìn)行注泥操作，若出現(xiàn)返鹵中鈣鎂含量升高或者返鹵長(zhǎng)時(shí)間渾濁現(xiàn)象，則說(shuō)明注泥存在問(wèn)題，對(duì)后續(xù)是否可以繼續(xù)進(jìn)行下去需重新評(píng)估確認(rèn)?，F(xiàn)重點(diǎn)關(guān)注回鹵井9 井的返鹵情況，一方面通過(guò)對(duì)9 井回鹵管道取樣點(diǎn)長(zhǎng)流水觀察水質(zhì)狀況，另一方面多頻次取樣分析鹵水中鈣鎂含量。通過(guò)兩方面實(shí)際觀察，目前效果良好，注泥正常。

（2）系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)量情況。鈣鎂含量是精鹽水質(zhì)量指標(biāo)中一個(gè)重要監(jiān)測(cè)對(duì)象，合格與否直接關(guān)系整個(gè)工藝流程。之前因存在系統(tǒng)內(nèi)鹽泥無(wú)法正常轉(zhuǎn)出，使得鈣鎂離子在系統(tǒng)內(nèi)累積上升，無(wú)法保持動(dòng)態(tài)平衡。現(xiàn)通過(guò)對(duì)預(yù)處理器和過(guò)濾機(jī)的正常排泥，控制鈣鎂進(jìn)出系統(tǒng)的平衡，將精鹽水的鈣鎂含量逐步控制在低范圍內(nèi)。鈣鎂含量在鹽泥未注井之前是5～7mg/l，現(xiàn)在已經(jīng)逐步降低至2～3mg/l，后續(xù)有望繼續(xù)降低至PPb級(jí)別。

3 效益

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

按照目前生產(chǎn)負(fù)荷，現(xiàn)年產(chǎn)生鹽泥約為5000噸。鹽泥若委托相關(guān)機(jī)構(gòu)利用鹽泥制取七水硫酸鎂[3]，需處理費(fèi)用約1000元/噸，因此改造項(xiàng)目可節(jié)約鹽泥處理費(fèi)用約500萬(wàn)元/年。其中扣除注泥泵（現(xiàn)有維修和增加備臺(tái)、電氣儀表、安裝費(fèi)）費(fèi)用投入110萬(wàn)；鹽泥注井設(shè)備年運(yùn)行時(shí)間約200小時(shí)，與正常采鹵電耗比較，年增加電耗費(fèi)用約為1.2萬(wàn)元（電價(jià)按0.6元/度計(jì)算）；日常維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用按投資的20%計(jì)算共22 萬(wàn)；設(shè)備折舊費(fèi)用按10年折舊計(jì)算共11萬(wàn)[4]。因此總收益有355.8萬(wàn)元/年。

3.2 環(huán)保效益

鹽泥經(jīng)過(guò)注井后，解決了鹽泥的去處，避免了對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)也避免了鹽泥中的鈣鎂離子進(jìn)入地下水，對(duì)地下水資源造成污染，為企業(yè)安全環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展提供了保障[2]。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）通過(guò)將鹽水精制產(chǎn)生的鹽泥進(jìn)行注井，可獲得355.8萬(wàn)元/年的收益，響應(yīng)了公司節(jié)能減排、資源回收的發(fā)展戰(zhàn)略。

（2）解決了固廢處理的難題，對(duì)環(huán)境保護(hù)起到了積極的作用[5]。鹽泥若得不到有效處理，將有可能滲入地下水，使得地下水硬度變化，影響人員健康。

（3）沙鹽9-10井的注泥經(jīng)驗(yàn)也將對(duì)后續(xù)沙鹽13-14井注泥提供有利的依據(jù)。目前9-10井注井效果較好，后期將與13-14井間歇或同時(shí)注井，增大了鹽泥的處理能力。不僅能處理掉系統(tǒng)產(chǎn)生的鹽泥，而且保證了精鹽水的質(zhì)量，有效的控制了鈣鎂含量，也為離子膜電解的壽命得到了延長(zhǎng)。

（4）通過(guò)觀察收集注泥泵的實(shí)際操作難度及維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用，綜合對(duì)比，注泥泵存在較大優(yōu)勢(shì)。目前采鹵泵為多級(jí)離心泵，維修頻次高，配品配件種類多價(jià)格昂貴，并且相同給水量下的電耗約是注泥泵的3倍。因此，注泥泵的使用對(duì)現(xiàn)有采鹵泵進(jìn)行改型提供了依據(jù)和參考。

（5）通過(guò)舉一反三，深刻認(rèn)識(shí)到環(huán)保對(duì)于企業(yè)發(fā)展的重要性，同時(shí)對(duì)于廠區(qū)內(nèi)部其他環(huán)保項(xiàng)目起到指導(dǎo)作用。